摘 要：本文介绍了ABB公司的最新的ACS800多传动直接转矩（DTC）控制系统的组成及其在厚带纵剪机列上的应用。简介了纵剪各个设备的作用以及工艺要求，还有在这个工艺要求下多传动系统参数的设定。此外，本文还描述了整个通讯网络的框图，以供大家学习和交流。
关键字：ACS800 多传动 纵剪 DTC PROFIBUS
1 简介纵剪的作用和设备的主要工艺要求
纵剪机列完成铝卷材的开卷、分条和铝带的卷取工作。根据不同的来料长度和厚度来控制开卷和卷取的张力，保证张力稳定，同时保证开卷和卷取的速度匹配。本设备来料厚度为0.3-2.0mm，速度范围0-300m/min，开卷张力范围0～15N/mm︿2，卷取张力范围0～20N/mm︿2。
2 ACS800的原理组成以及在纵剪机列的应用
ACS800系列多传动系统是ABB公司最新的交流传动系统，它采用当今最先进的直接转矩控制（DTC），以转矩为控制终端对象，这样对交流机的张力控制精度进一步提高。一般的我们说的矢量控制方式是以转子磁链为控制对象，控制相对较为复杂，且易受转子模型随温度变化变化的干扰。直接转矩控制（Direct Torque Control——DTC），以转矩为中心来进行综合控制，不仅控制转矩，也用于磁链量的控制和磁链自控制。直接转矩控制与矢量控制的区别是，它不是通过控制电流、磁链等量间接控制转矩，而是把转矩直接作为被控量控制，其实质是用空间矢量的分析方法，以定子磁场定向方式，对定子磁链和电磁转矩进行直接控制的。这种方法不需要复杂的坐标变换，而是直接在电机定子坐标上计算磁链的模和转矩的大小，并通过磁链和转矩的直接跟踪实现PWM脉宽调制和系统的高动态性能。
直接转矩控制的特征是控制定子磁链，是直接在定子静止坐标系下，以空间矢量概念，通过检测到的定子电压、电流，直接在定子坐标系下计算与控制电动机的磁链和转矩，获得转矩的高动态性能。它不需要将交流电动机化成等效直流电动机，因而省去了矢量变换中的许多复杂计算;它也不需要模仿直流电动机的控制，从而也不需要为解耦而简化交流电动机的数学模型;而只需关心电磁转矩的大小，因此控制上对除定子电阻外的所有电机参数变化鲁棒性良好，所引入的定子磁链观测器能很容易得到磁链模型，并方便地估算出同步速度信息，同时也很容易得到转矩模型，磁链模型和转矩模型就构成了完整的电动机模型，因而能方便地实现无速度传感器控制，如果在系统中再设置转速调节器，即可进一步得到高性能动态转矩控制了
ACS800系列多传动采用世界领先的DTC（直接转矩控制）技术，使普通异步电动机达到极高的转速精度（0.01%），转矩响应速度（<5ms）,200%的启动转矩以及极大的调速范围（1:1000以上）.
ACS800系列多传动系统组成包括：
· 二极管供电单元 它将三相交流电整流为直流电源向传动设备的中间直流电路供电，进 而向驱动电机的逆变器供电。电压范围：DC520V～700V。
· 制动斩波单元 它与制动电阻配合，用于消耗再生制动中产生的能量，保证中间直流回路电压保持在安全的范围内。
· ACS800逆变模块 电机速度转矩控制的核心，它采用直接转矩控制方式（DTC）工作。
纵剪中ABB逆变器设备：
· 开卷机 主要用于铝卷材的开卷，并保证足够的张力，让铝片能够稳定的切条。
· 夹送辊 主要是用来展平铝卷，并与开卷形成一定张力，对料起到夹送的作用。
· 纵剪机 对铝板按照工艺要求进行纵向切条，同时也与开卷形成张力，满足对切 条工艺要求。
· 张力辊 与卷取机形成张力，保证卷取卷入铝条不产生松带现象。
· 卷取机 对切条的铝板进行卷取，并保证铝卷的垂直面一致，这就要求卷取机与张力辊之间保持非常稳定的张力。
在厚带纵剪机列中ACS800主要完成各主电机的张力和速度的精确控制。下面是整个机列的供电框图：
图1 系统供电框图
其中：
第一路进线供电给交流调速系统，整个系统电源经过二极管整流单元后，电源经直流母线提供给挂在母线上的整个调速系统中的ABB逆变器。由逆变器对各交流调速电机进行张力和速度的控制。
第二路进线供电给系统中不需要调速的交流电机和辅助设备变频器以及系统操作回路（含PLC系统），该路经断路器、隔离变压器后，通过不同回路的保护开关供给提供给操作电源、液压回路、辅助设备控制电源等。上位触摸式板式电脑电源通过UPS不间断电源。nextpage
3 纵剪机列PLC通讯系统的组成
机列的通讯为PROFIBUS-DP通讯协议，其主站为西门子PLC CPU 315-2DP、子站包括主操作台IM-153-1西门子遥站、副操作台IM-153-1西门子遥站、西门子板式电脑等。ABB ACS800逆变器通过DP通讯选件RTAC-01作为通讯子站。DP通讯系统主要完成机列速度设定，各设备张力设定，实际值读取，以及基于以上功能进行的与子站和逆变器的通讯等。
具体框图如下：
图2 通讯结构框图
4 逆变器设备速度和张力的给定方式
逆变器的速度和张力通过PROFIBUS网络给定，速度给定范围为-20000～20000，张力范围-10000～10000。在速度给定下，20000代表最大角速度。在张力给定下，10000代表电机最大转矩。根据速度和张力的大小和方向的不同，将给定值线性对照在-20000～20000和-10000～10000范围内。张力控制和速度控制的切换是通过以下方式完成的：变频器的转矩给定有两个主要的给定源，一个是速度控制器输出的给定，另一个是直接转矩（张力）给定。我们在应用当中，这两种方式有一个选择比较输出项TORQUE SELECTOR（P26.01），它有4个选项：两者最大值输出、两者最小值输出、速度输出，转矩输出。在这里我们选择最大、最小值选项。这样，我们就可以根据工况灵活的通过速度和转矩给定值进行方式的切换。例如：选最大值（MAX）模式，当要进行速度向转矩切换的时候，将速度给定设为-20000。这时，控制器就会按照直接转矩给定值，切换到张力控制。
根据纵剪的工艺要求，它有两种工况：一个是有活套方式，在这个方式下，在张力辊和纵剪机之间有一个活套坑，铝条下到坑里一定位置，因此纵剪机与张力辊之间没有张力产生，两设备速度保持一致。在这种情况下，对设备的工艺要求和主要参数如下：
1.开卷机 速度控制（P26.01=MAX、P90.01=701、P90.02=2501、P98.02=2）
2.夹送辊 张力控制（P26.01=MIN、P90.01=701、P90.02=2501、P98.02=2）
3.纵剪机 张力控制（P26.01=MIN、P90.01=701、P90.02=2501、P98.02=2）
4.张力机 张力控制（P26.01=MAX、P90.01=701、P90.02=2501、P98.02=2）
5.卷取机 速度控制（P26.01=SPEED、P90.01=701、P90.02=2501、P98.02=2）
另一个是无活套方式，在这个方式下，在张力辊和纵剪机之间有张力产生，两设备速度保持一致。在这种情况下，对设备的工艺要求是：
1.开卷机 张力控制（P26.01=MAX、P90.01=701、P90.02=2501、P98.02=2）
2.夹送辊 张力控制（P26.01=MIN、P90.01=701、P90.02=2501、P98.02=2）
3.纵剪机 张力控制（P26.01=MIN、P90.01=701、P90.02=2501、P98.02=2）
4.张力机 张力控制（P26.01=MAX、P90.01=701、P90.02=2501、P98.02=2）
5.卷取机 速度控制（P26.01=SPEED、P90.01=701、P90.02=2501、P98.02=2）
5 结束语
本文旨在对ABB800多传动系统在实际的应用做一个简要的介绍。本次的厚带纵剪机列首次采用ABB800多传动控制的交流机系统，以前的系统都是采用直流调速控制方式，因为机列需要非常严格的速度和张力精度值，ABB800多传动系统很好的完成了这个任务。本机组于2007年7月调试完毕，至今运行良好。在实际应用调试参数中，还包括通过卷径、转矩，对速度和张力的换算、张力的加速补偿和动态摩擦补偿，另外还有各种逻辑的切换以及PLC与ABB控制器的通讯参数设置等等，在这里就不再赘述了。
